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Lexikon der Chemie: Kraftfeldmethode

Kraftfeldmethode, Molekülmechanik, empirischer Ansatz zur Berechnung der Struktur und Energie molekularer Systeme. In den klassischen mechanischen Molekülmodellen werden die Atome als Massenpunkte betrachtet, die durch Federn miteinander verbunden sind (-)-Infrarotspektroskopie. Die Federkräfte bewirken, daß die Atome im wesentlichen auf ihre natürlichen Bindungslängen gebracht werden.

Die Energie des Molekülsystems wird aus einfachen analytischen Funktionen angesetzt, die kovalente und nichtkovalente Wechselwirkungsbeiträge in Abhängigkeit von der Molekülstruktur beschreiben. Folgende Energiebeiträge werden in den Kraftfeldern meist berücksichtigt:

E = Ebind + Ewink + Etors + Enb + Ecoul + Eopt

Ebind Bindungsdehnung

Ewink Bindungswinkeldeformation

Etors Torsionswinkeländerung

Enb nichtbindende Wechselwirkungen

Ecoul elektrostatische Wechselwirkungen

Eopt spezifische Wechselwirkungen (z. B. Wasserstoffbrückenbindungen)

E wird häufig als sterische Energie bezeichnet. Sie hat keine unmittelbare physikalische Bedeutung. Differenzen in E für unterschiedliche Strukturen des gleichen Moleküls können mit experimentellen Daten, wie z. B. Rotationsbarrieren, verglichen werden.

Die Anpassung der Parameter des Kraftfeldes erfolgt durch Adjustierung an experimentellen Daten und an Resultaten genauer quantenchemischer Berechnungen. K. werden vor allem zur Ermittlung struktureller und energetischer Eigenschaften von Biomolekülen und supramolekularen Systemen genutzt. Da in K. Elektronen nicht explizit behandelt werden, sind Aussagen über Bindungsspaltung, Nichtgrundzustands-Eigenschaften und Polarisations-
effekte nicht oder nur sehr begrenzt möglich.

  • Die Autoren
Dr. Andrea Acker, Leipzig
Prof. Dr. Heinrich Bremer, Berlin
Prof. Dr. Walter Dannecker, Hamburg
Prof. Dr. Hans-Günther Däßler, Freital
Dr. Claus-Stefan Dreier, Hamburg
Dr. Ulrich H. Engelhardt, Braunschweig
Dr. Andreas Fath, Heidelberg
Dr. Lutz-Karsten Finze, Großenhain-Weßnitz
Dr. Rudolf Friedemann, Halle
Dr. Sandra Grande, Heidelberg
Prof. Dr. Carola Griehl, Halle
Prof. Dr. Gerhard Gritzner, Linz
Prof. Dr. Helmut Hartung, Halle
Prof. Dr. Peter Hellmold, Halle
Prof. Dr. Günter Hoffmann, Eberswalde
Prof. Dr. Hans-Dieter Jakubke, Leipzig
Prof. Dr. Thomas M. Klapötke, München
Prof. Dr. Hans-Peter Kleber, Leipzig
Prof. Dr. Reinhard Kramolowsky, Hamburg
Dr. Wolf Eberhard Kraus, Dresden
Dr. Günter Kraus, Halle
Prof. Dr. Ulrich Liebscher, Dresden
Dr. Wolfgang Liebscher, Berlin
Dr. Frank Meyberg, Hamburg
Prof. Dr. Peter Nuhn, Halle
Dr. Hartmut Ploss, Hamburg
Dr. Dr. Manfred Pulst, Leipzig
Dr. Anna Schleitzer, Marktschwaben
Prof. Dr. Harald Schmidt, Linz
Dr. Helmut Schmiers, Freiberg
Prof. Dr. Klaus Schulze, Leipzig
Prof. Dr. Rüdiger Stolz, Jena
Prof. Dr. Rudolf Taube, Merseburg
Dr. Ralf Trapp, Wassenaar, NL
Dr. Martina Venschott, Hannover
Prof. Dr. Rainer Vulpius, Freiberg
Prof. Dr. Günther Wagner, Leipzig
Prof. Dr. Manfred Weißenfels, Dresden
Dr. Klaus-Peter Wendlandt, Merseburg
Prof. Dr. Otto Wienhaus, Tharandt

Fachkoordination:
Hans-Dieter Jakubke, Ruth Karcher

Redaktion:
Sabine Bartels, Ruth Karcher, Sonja Nagel


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